Podstawy maszynoznawstwa
Konstruowanie maszyn jest procesem bardzo złożonym, a powstanie odpowiednio działającego i bezpiecznego urządzenia wymaga znajomości podstaw projektowania jego poszczególnych elementów. Niezwykle istotne jest też to, aby każdy inżynier posiadał podstawową wiedzę o aktualnie dostępnych materiałach i rozumiał ich zachowanie się w warunkach eksploatacyjnych.
Niniejsza publikacja pomaga przyszłym projektantom w opanowaniu zagadnień związanych z podstawami konstrukcji, budowy i działania podstawowych urządzeń mechanicznych i ich struktur. Zostały w niej omówione zasady projektowania najważniejszych elementów maszyn, takich jak: osie i wały, łożyska, przekładnie zębate czy sprzęgła.
Autor w przejrzysty sposób opisuje najważniejsze warunki konstrukcyjne, które powinna spełniać maszyna, czyli niezawodność, trwałość, lekkość ergonomiczność i ekologiczność. Przybliża także tematykę dotyczącą poszczególnych grup maszyn, w tym zwłaszcza budowy maszyn przepływowych i wyporowych, siłowni i kotłów. Przyszli inżynierowie dowiedzą się, w jaki sposób dobrać odpowiednią metodę projektowania, w zależności od rodzaju i charakteru obciążeń, stateczności konstrukcji, a także wymogów optymalizacyjno-ekonomicznych oraz jak porównywać warunki pracy danego elementu z właściwościami różnych materiałów użytych do wykonania konstrukcji tak, aby odpowiadały wymaganiom technicznym postawionym przez konstruktora.
Książka będzie szczególnie przydatna studentom takich kierunków jak: zarządzanie i inżynieria produkcji, inżynieria materiałowa czy logistyka i transport oraz wszystkim osobom, którym niezbędna jest ogólna wiedza inżynierska dotycząca teorii budowy maszyn.
• Dowiedz się, na czym polega metoda projektowania na dopuszczalne naprężenie i na nośność graniczną, a także zjawisko tarcia i zużycia materiału.
• Sprawdź, jak działają połączenia kształtowe, wpustowe, kołkowe, sworzniowe i spawane oraz jak dokonywać obliczeń wytrzymałościowych osi i wałów.
• Poznaj podstawowe parametry przekładni mechanicznych, rodzaje kół i przekładni zębatych, a także zasady pracy maszyn przepływowych, turbin parowych, siłowni z turbiną przeciwprężną oraz różnych rodzajów kotłów
1. Wprowadzenie 1
1.1. Obserwacja zjawisk, podział sygnałów 3
1.2. Trwałość i niezawodność obiektów technicznych 6
2. Zasady projektowania, materiały 11
2.1. Wprowadzenie 11
2.2. Metody oceny wytrzymałości konstrukcji 14
2.2.1. Metoda projektowania na dopuszczalne naprężenie 15
2.2.2. Metoda projektowania na nośność graniczną 15
2.3. Wytrzymałość zmęczeniowa 16
2.4. Zjawisko tarcia, zużycie materiału 19
2.5. Pomiar obciążeń 21
2.6. Krótki przegląd materiałów konstrukcyjnych 23
2.6.1. Wprowadzenie 23
2.6.2. Podstawowe materiały konstrukcyjne 25
2.6.2.1. Materiały konstrukcyjne metalowe 26
2.6.2.2. Materiały konstrukcyjne niemetalowe 28
2.6.3. Tworzywa sztuczne 29
2.6.4. Szkło 32
2.6.5. Ceramika 33
2.6.6. Kompozyty 35
2.6.7. Drewno 36
2.6.8. Zasady i kryteria doboru materiałów 39
3. Połączenia 43
3.1. Wprowadzenie 43
3.2. Połączenia kształtowe 43
3.2.1. Połączenia wpustowe 45
3.2.2. Połączenia kołkowe 49
3.2.3. Połączenia sworzniowe 51
3.2.4. Połączenia klinowe 53
3.2.5. Połączenia wielowypustowe 54
3.3. Połączenia cierne 57
3.4. Połączenia gwintowe 62
3.5. Połączenia spajane 66
3.5.1. Połączenia spawane 66
3.5.2. Połączenia zgrzewane 74
3.5.3. Połączenia lutowane 78
3.5.4. Połączenia klejone 80
3.6. Połączenia kształtowane plastycznie 82
3.6.1. Rodzaje połączeń kształtowanych plastycznie 82
3.6.2. Połączenia nitowe 82
Zadania 85
4. Osie i wały 94
4.1. Wiadomości ogólne 94
4.2. Rodzaje osi i wałów 95
4.3. Czopy 97
4.4. Obciążenia osi i wałów 98
4.5. Obliczenia wytrzymałościowe osi i wałów 99
4.5.1. Obliczanie osi na zginanie 100
4.5.2. Obliczanie wałów na skręcanie 101
4.5.3. Obliczanie wałów na zginanie i skręcanie 101
Zadania 102
5. Łożyska 111
5.1. Wiadomości ogólne 111
5.2. Rodzaje łożysk 111
5.3. Dobór i obliczanie łożysk 117
5.3.1. Obliczanie łożysk ślizgowych 117
5.3.2. Obliczanie łożysk tocznych 119
Zadania 122
6. Przekładnie zębate 126
6.1. Wiadomości ogólne 126
6.2. Podstawowe parametry przekładni mechanicznych 128
6.3. Rodzaje kół i przekładni zębatych 129
6.4. Koła zębate walcowe o zębach prostych 132
6.5. Zużycie i uszkodzenia zębów 136
6.6. Obliczenia wytrzymałościowe zębów 137
6.6.1. Obliczanie zębów na zginanie 137
6.6.2. Obliczanie zębów na naciski powierzchniowe 139
Zadania 142
7. Sprzęgła 153
7.1. Rodzaje i charakterystyka sprzęgieł 153
7.2. Sprzęgła nierozłączne 154
7.3. Sprzęgła sterowane 158
7.4. Mechanizmy przełączania sprzęgieł 161
7.5. Sprzęgła samoczynne 162
8. Maszyny przepływowe i wyporowe 164
8.1. Maszyny przepływowe 164
8.1.1. Zasada pracy maszyn przepływowych i ich podział 164
8.1.2. Turbiny parowe – zasada działania 166
8.1.3. Konstrukcje turbin parowych 170
8.1.3.1. Turbiny akcyjne 170
8.1.3.2. Turbiny reakcyjne 172
8.2. Wentylatory, dmuchawy, sprężarki 174
8.2.1. Ogólna charakterystyka, podział 174
8.2.2. Wentylatory 175
8.2.3. Dmuchawy 179
8.2.4. Sprężarki 183
8.3. Turbiny wodne 185
8.3.1. Podstawowe wiadomości z hydromechaniki 185
8.3.2. Podział i klasyfikacja turbin wodnych 186
8.3.2.1. Turbina Francisa 187
8.3.2.2. Turbina Kaplana 190
8.3.2.3. Turbina Peltona 191
8.4. Pompy wirowe 193
8.4.1. Charakterystyka ogólna i podział pomp 193
8.4.2. Budowa pomp wirowych 193
8.5. Maszyny wyporowe 198
8.5.1. Parowe silniki wyporowe – budowa i działanie 198
8.5.2. Sprężarki wyporowe 202
8.6. Pompy wyporowe 207
8.6.1. Podział pomp wyporowych 207
8.6.2. Pompy tłokowe 207
8.6.3. Pompy wyporowe inne 210
9. Siłownie 214
9.1. Wiadomości wstępne 214
9.2. Siłownie cieplne 214
9.3. Elektrociepłownie 218
9.3.1. Siłownie z turbiną przeciwprężną 220
9.3.2. Siłownie z turbiną upustową 221
9.3.3. Sieci cieplne 223
9.4. Siłownie jądrowe 225
9.4.1. Energetyka jądrowa na świecie 225
9.4.2. Reaktory jądrowe 228
9.5. Skraplacze 231
9.6. Chłodnie kominowe 233
9.7. Siłownie wodne 235
9.7.1. Elektrownia wodna 239
9.7.2. Elektrownia derywacyjna 241
9.7.3. Elektrownia wodna spadowa 242
9.8. Elektrownie wiatrowe 243
9.8.1. Elektrownie wiatrowe na świecie 243
9.8.2. Elektrownie wiatrowe w Polsce 246
9.9. Wpływ elektrowni wiatrowych na klimat 248
9.10. Energia słoneczna 250
9.10.1. Elektrownie słoneczne 253
9.10.2. Zasoby energii słonecznej w Polsce 257
9.11. Energia geotermalna 261
9.12. Biopaliwa 263
9.13. Inne rodzaje siłowni 269
10. Kotły 271
10.1. Wiadomości podstawowe 271
10.2. Zasada działania kotła 273
10.3. Parametry techniczne kotła 275
10.4. Paliwa stosowane do opalania kotłów 277
10.5. Charakterystyka najważniejszych paliw 279
10.6. Paleniska kotłowe 281
10.6.1. Paleniska rusztowe 281
10.6.2. Paleniska na pył węglowy 286
10.6.3. Paleniska cyklonowe 288
10.6.4. Palniki na paliwo ciekłe 288
10.6.5. Palniki gazowe 290
10.6.6. Paleniska fluidalne 290
10.7. Przegrzewacze pary 292
10.8. Podgrzewacze powietrza 293
10.9. Podgrzewacze wody 295
10.10. Źródła wody i jej uzdatnianie 296
10.11. Typowe konstrukcje kotłów parowych 298
10.11.1. Kotły ogniorurowe 298
10.11.2. Kotły wodnorurkowe 300
10.11.3. Kotły z wymuszonym obiegiem wody 303
10.11.4. Kotły z paleniskiem fluidalnym 305
Literatura 310
